電化學(xué)體系的質(zhì)量傳遞和電流分布課件

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電化學(xué)工程基礎(chǔ)

主講人：詹世景

第3章電化學(xué)體系的質(zhì)量傳遞和電流分布1電化學(xué)工程基礎(chǔ)主講人：詹世景11十二月20223.5二維電極上的電流分布與電位分布09十二月20223.5二維電極上的電流分布與電位分11十二月20223.5.1概述09十二月20223.5.1概述11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月2022電流分布的一般特點(diǎn)09十二月2022電流分布的一般特點(diǎn)11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月20223.5.2一次電流分布09十二月20223.5.2一次電流分布11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月2022改變一次電流分布的方法由前述電場(chǎng)基本理論得知,一次電流分布完全取決于鍍槽之幾何形狀.亦即陰陽(yáng)極之距離、大小、形狀都會(huì)影響其電流分布.對(duì)電路板板面而言,其邊緣部份等位面分布較密集,故鍍層較厚而中央部份較薄.若要改善此種現(xiàn)象必須強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的概念.例如增加陰陽(yáng)極之距離、加大陽(yáng)極之面積、使用絕緣之屏蔽物來(lái)改變等位平面、采用輔助陽(yáng)極來(lái)改善低電流區(qū)域之電流分布,使用輔助陰極來(lái)分散高電流區(qū)域之電流等都是可行的方法.09十二月2022改變一次電流分布的方法11十二月20223.5.3二次電流分布（考慮電極溶液電導(dǎo)率、活化極化）09十二月20223.5.3二次電流分布（考慮電極溶液11十二月202209十二月202211十二月2022過(guò)電位與電流密度的關(guān)系活化控制條件下:電荷傳遞活化引起的電極極化

η=E-Ee=a+blgj擴(kuò)散控制條件下:反應(yīng)物供給遲緩引起的電極極化

混合控制條件下09十二月2022過(guò)電位與電流密度的關(guān)系11十二月2022文獻(xiàn)中已經(jīng)給出不同電極體系的二次電流分布計(jì)算結(jié)果（參閱文獻(xiàn)[35]及其引文）09十二月2022文獻(xiàn)中已經(jīng)給出不同電極體系的二次電流分11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月2022Wagner數(shù)09十二月2022Wagner數(shù)11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月2022二次電流分布

由于電極產(chǎn)生極化而改變了一次電流分布,此時(shí),所得到之電流稱(chēng)為二次電流分布。在陰極附近,離子因參與電極反應(yīng),消耗太快來(lái)不及補(bǔ)充,此時(shí)造成之過(guò)電壓稱(chēng)為濃度過(guò)電壓。若要使離子順利通過(guò)某種能量障礙而達(dá)到電極參加反應(yīng)所須要之過(guò)電壓稱(chēng)為活化過(guò)電壓,總過(guò)電壓是濃度過(guò)電壓與活化過(guò)電壓之總和,是用來(lái)測(cè)量電極極化程度之指標(biāo).由于電流大小和陰陽(yáng)極間之距離成反比,在電極極化作用下,相當(dāng)于增加了陰陽(yáng)極之距離.此距離雙稱(chēng)為特征長(zhǎng)度因?yàn)榇朔N效應(yīng),二次電流或多或少將可減少一次電流不均勻的現(xiàn)象.09十二月2022二次電流分布11十二月20223.5.4三次電流分布09十二月20223.5.4三次電流分布11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月20223.5.5電流分布理論的工程應(yīng)用09十二月20223.5.5電流分布理論的工程應(yīng)用11十二月2022鍍液的分散能力是指一定電解條件下使沉積金屬在陰極零件表面上分布均勻的能力。分散能力由實(shí)際電流分布和一次電流分布的相對(duì)偏差表示。鍍層在零件上的均勻分布的能力越高，該電鍍?nèi)芤旱姆稚⒛芰驮胶谩?9十二月2022鍍液的分散能力是指一定電解條件下使沉積分散能力所涉及的是宏觀(guān)輪廓面的鍍層分布情況，影響分散能力的因素主要有幾何因素的影響（零件不同部位離陽(yáng)極的距離）和電化學(xué)因素（陰極極化度和溶液的電導(dǎo)率）。對(duì)微觀(guān)表面鍍層分布，可采用整平能力的概念，所謂整平能力（即微觀(guān)分散能力）是指在金屬表面上形成鍍層時(shí)，鍍液所具有的能使鍍層的微觀(guān)輪廓比基體表面更平滑的能力。該性能對(duì)于獲取高質(zhì)量的光亮裝飾電鍍層是十分重要的44分散能力所涉及的是宏觀(guān)輪廓面的鍍層分布情況，影響分散能力的因11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月2022作業(yè)3-73-113-143-1509十二月2022作業(yè)53

電化學(xué)工程基礎(chǔ)

主講人：詹世景

第3章電化學(xué)體系的質(zhì)量傳遞和電流分布1電化學(xué)工程基礎(chǔ)主講人：詹世景11十二月20223.5二維電極上的電流分布與電位分布09十二月20223.5二維電極上的電流分布與電位分11十二月20223.5.1概述09十二月20223.5.1概述11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月2022電流分布的一般特點(diǎn)09十二月2022電流分布的一般特點(diǎn)11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月20223.5.2一次電流分布09十二月20223.5.2一次電流分布11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月2022改變一次電流分布的方法由前述電場(chǎng)基本理論得知,一次電流分布完全取決于鍍槽之幾何形狀.亦即陰陽(yáng)極之距離、大小、形狀都會(huì)影響其電流分布.對(duì)電路板板面而言,其邊緣部份等位面分布較密集,故鍍層較厚而中央部份較薄.若要改善此種現(xiàn)象必須強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的概念.例如增加陰陽(yáng)極之距離、加大陽(yáng)極之面積、使用絕緣之屏蔽物來(lái)改變等位平面、采用輔助陽(yáng)極來(lái)改善低電流區(qū)域之電流分布,使用輔助陰極來(lái)分散高電流區(qū)域之電流等都是可行的方法.09十二月2022改變一次電流分布的方法11十二月20223.5.3二次電流分布（考慮電極溶液電導(dǎo)率、活化極化）09十二月20223.5.3二次電流分布（考慮電極溶液11十二月202209十二月202211十二月2022過(guò)電位與電流密度的關(guān)系活化控制條件下:電荷傳遞活化引起的電極極化

η=E-Ee=a+blgj擴(kuò)散控制條件下:反應(yīng)物供給遲緩引起的電極極化

混合控制條件下09十二月2022過(guò)電位與電流密度的關(guān)系11十二月2022文獻(xiàn)中已經(jīng)給出不同電極體系的二次電流分布計(jì)算結(jié)果（參閱文獻(xiàn)[35]及其引文）09十二月2022文獻(xiàn)中已經(jīng)給出不同電極體系的二次電流分11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月2022Wagner數(shù)09十二月2022Wagner數(shù)11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月2022二次電流分布

由于電極產(chǎn)生極化而改變了一次電流分布,此時(shí),所得到之電流稱(chēng)為二次電流分布。在陰極附近,離子因參與電極反應(yīng),消耗太快來(lái)不及補(bǔ)充,此時(shí)造成之過(guò)電壓稱(chēng)為濃度過(guò)電壓。若要使離子順利通過(guò)某種能量障礙而達(dá)到電極參加反應(yīng)所須要之過(guò)電壓稱(chēng)為活化過(guò)電壓,總過(guò)電壓是濃度過(guò)電壓與活化過(guò)電壓之總和,是用來(lái)測(cè)量電極極化程度之指標(biāo).由于電流大小和陰陽(yáng)極間之距離成反比,在電極極化作用下,相當(dāng)于增加了陰陽(yáng)極之距離.此距離雙稱(chēng)為特征長(zhǎng)度因?yàn)榇朔N效應(yīng),二次電流或多或少將可減少一次電流不均勻的現(xiàn)象.09十二月2022二次電流分布11十二月20223.5.4三次電流分布09十二月20223.5.4三次電流分布11十二月202209十二月202211十二月202209十二月202211十二月20223.5.5電流分布理論的工程應(yīng)用09十二月20223.5.5電流分布理論的工程應(yīng)用11十二月2022鍍液的分散能力是指一定電解條件下使沉積金屬在陰極零件表面上分布均勻的能力。分散能力由實(shí)際電流分布和一次電流分布的相對(duì)偏差表示。鍍層在零件上的均勻分布的能力越高，該電鍍?nèi)芤旱姆稚⒛芰驮胶谩?9十二月2022鍍液的分散能力是指一定電解條件下使沉積分散能力所涉及的是宏觀(guān)輪廓面的鍍層分布情況，影響分散能力的因素主要有幾何因素的影響（零件不同部位離陽(yáng)極的距離）和電化學(xué)因素（陰極極化度和溶液的電導(dǎo)率）。對(duì)微觀(guān)表面鍍層分布，可采用整平能力的概念，所謂整平能力（即微觀(guān)分散能力）是指在金屬表面上形成鍍層時(shí)，鍍液所具有的能使鍍層的微觀(guān)輪廓比基體表面更平滑的能力。該性能對(duì)于獲取高質(zhì)量的光亮裝